毕业论文课题相关文献综述

1.背景

能源一直是关乎世界经济发展和民众生活的重要议题，我们所用的传统能源大多都是化石能源，比如石油、煤、天然气等。随着科技的发展和经济的腾飞，传统的能源已不能满足人们日益增长的需要，且随着化石能源的消耗所带来的环境的问题也严重影响人们的生活健康。因此，随着化石能源的不断衰竭，人们对环境保护问题的重视程度不断提高，寻找替代的清洁能源问题变得越来越为迫切。太阳能作为一种可再生清洁能源，并可以持续利用，具有非常广阔的应用前景，对它的开发和利用在近几十年也越来越受到科学界的重视。人类利用太阳能加热食物已有3000多年的历史，但将太阳能作为一种动力和能源加以利用，只有300多年历史。1615年，法国工程师所罗门考克斯发明了第一台太阳能驱动的发动机。从1940年开始，科学家展开了太阳能电池的研究，随后美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳能电池，为太阳能发电大规模应用奠定了基础。21世纪以来，太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能自动提款机等产品相继问世，标志着太阳能得到了广泛的发展。

太阳能电池主要有块状太阳能电池和薄膜型太阳能电池两大类，相应的，当今应用最广泛的硅太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池。硅太阳能电池由于其转换效率比较高、性能稳定、原材料丰富等优点成为当今光伏产业中的重要支柱，但与传统能源水电，火电相比，硅太阳能电池的成本还是比较高，所以降低硅太阳能电池的成本和提高硅太阳能电池的转换效率是研究硅太阳能电池的主要出发点。

目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池、化合物半导体薄膜电池等。在薄膜电池中，硅基薄膜太阳能电池由于原料丰富、技术成熟、工艺简单，而得到了迅速发展。1974年第一块非晶硅太阳电池诞生，1980年实现商业化，足见其发展速度。随着科技的进步，研究的深入以及电池理论的进一步完善，硅基薄膜电池效率也得到了不断提高，其应用的范围也在不断扩展，从计算器手表等弱光应用扩大到了各种应用领域，如太阳能路灯、太阳能屋顶及光伏电站等。同时硅基薄膜太阳电池产量也在迅速增加，太阳电池企业特别是硅基薄膜电池企业快速成长起来，并诞生了许多世界级著名硅基薄膜太阳电池生产企业。

其中，半透明硅基薄膜电池的研究有较大应用前景。韩国大田电子与通信研究所Lim等人制备了效率5.5%、透明度21.7%的非晶硅薄膜电池。另外，还有研究者尝试利用分布式布拉格反射镜(DBR)或者光子晶体来调控非晶硅电池的吸收波段，从而获得不同颜色估计薄膜电池。半透明电池基板的一种制备方法是利用激光在薄膜电池的表面上进行有选择的刻蚀，蒸发掉电池材料，形成透明部分，整块电池基板的透明度大致由刻蚀面积和总面积比来决定。但刻蚀成本较高，对未来的商业推广无疑会有障碍。

近年来，光伏技术在建筑上的应用得到了快速发展，逐步形成了光伏建筑一体化（BIPV）。光伏建筑一体化（BIPV）将光伏发电和建筑结构相统一，是一种极具优势的节能技术。集成太阳能电池的建筑玻璃需要有一定透光性，既要保证室内采光，同时将部分太阳光吸收发电，为建筑物提供电能，而半透明硅基薄膜电池就能很好地做到，它兼有发电和建材的功能,具有隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观等特性,还有足够的强度和刚度,不易破损,便于施工安装及运输等，是未来城市节能建筑的一个发展方向。

2.半透明硅基薄膜电池原理

太阳能是一种辐射能，太阳能电池才能将太阳能变换成为电能。太阳能电池的基本

工作原理是半导体p-n结所具有的光生伏特效应。简单地说光生伏特效应，就是当光照到半导体时，其内部的电荷分布状态发生变化，利用种变化产生电动势和电流的一种效应。对于采用p-n结构的晶体硅太阳电池来说，载流子的扩散长度很长，光生少子完全可以扩散到空间电荷区，形成光生电流。

在常规的单晶和多晶太阳电池中，通常用p-n结结构。但对于硅基薄膜电池，所用的材料通常是非晶和微晶材料，由于非晶硅内存在大量尾态和悬挂键等缺陷态，载流子的迁移率很低，扩散系数也很低。如果采用通常的p-n结的电池结构，光生载流子在n型和p型中性掺杂区的扩散运动非常小，将直接影响短路电流。此外，由于非晶硅p-n